本發(fā)明涉及車輛輪胎及其胎冠增強(qiáng)件或帶束層。本發(fā)明更具體地涉及用在特別是客運(yùn)車輛或廂式貨車的所述輪胎的帶束層中的多層復(fù)合層壓件。
背景技術(shù):
正如已知的,用于客運(yùn)車輛或廂式貨車的具有徑向胎體增強(qiáng)件的輪胎包括胎面、兩個(gè)不可伸展的胎圈、將胎圈連接至胎面的兩個(gè)柔性胎側(cè),和沿周向設(shè)置在胎體增強(qiáng)件和胎面之間的剛性胎冠增強(qiáng)件或“帶束層”。
輪胎帶束層通常由至少兩個(gè)被稱為“工作簾布層”、“三角簾布層”或“工作增強(qiáng)件”的橡膠簾布層組成,所述橡膠簾布層重疊并且交叉,通常用金屬簾線增強(qiáng),所述金屬簾線基本上彼此平行并且相對(duì)于周向正中平面傾斜地設(shè)置,這些工作簾布層有可能與其它簾布層和/或橡膠織物相聯(lián)或不相聯(lián)。這些工作簾布層的主要功能是賦予輪胎高的漂移推力或側(cè)偏剛度,以已知的方式需要高的漂移推力或側(cè)偏剛度從而實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車輛的良好的抓地性(“操縱”)。
上述帶束層(并且對(duì)于傾向于以持久高速運(yùn)轉(zhuǎn)的輪胎來說特別如此)可以在工作簾布層的上方(在胎面?zhèn)?進(jìn)一步包括被稱為“環(huán)箍簾布層”或“環(huán)箍增強(qiáng)件”的額外橡膠簾布層,所述額外橡膠簾布層通常用被稱為“周向”的增強(qiáng)絲線增強(qiáng),亦即這些增強(qiáng)絲線幾乎彼此平行地設(shè)置并且圍繞外胎基本上沿周向延伸從而與周向正中平面形成優(yōu)選在-5°至+5°范圍內(nèi)的角度。應(yīng)當(dāng)記住的是,這些周向增強(qiáng)絲線的主要作用是承受胎冠在高速下的離心作用。
本領(lǐng)域技術(shù)人員公知所述帶束層結(jié)構(gòu)從根本上由包括至少一個(gè)通常為織物的環(huán)箍簾布層和兩個(gè)通常為金屬的工作簾布層的多層復(fù)合層壓件組成,因此在本文中無需更詳細(xì)地描述。
描述所述簾布層結(jié)構(gòu)的一般現(xiàn)有技術(shù)特別參見專利文獻(xiàn)us4371025、fr2504067或us4819705、ep738615、ep795426或us5858137、ep1162086或us2002/0011296、ep1184203或us2002/0055583。
強(qiáng)度和耐久性越來越大的鋼的可用性意味著輪胎制造商目前傾向于盡可能地在輪胎帶束層中使用結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單,特別是僅具有兩根絲線或甚至是獨(dú)立長(zhǎng)絲的簾線,從而一方面簡(jiǎn)化制造并且降低成本,另一方面減小增強(qiáng)簾布層的厚度并且因此減小輪胎的滯后性,并且最終降低裝配所述輪胎的車輛的能耗。
然而,特別通過減小輪胎帶束層和組成帶束層的橡膠層的厚度從而旨在降低輪胎質(zhì)量的努力自然遭受可能造成各種困難的物理限制。特別地,有時(shí)出現(xiàn)的情況是由環(huán)箍增強(qiáng)件提供的環(huán)箍功能和由工作增強(qiáng)件提供的硬化功能不再足以彼此區(qū)分并且可能彼此干擾。當(dāng)然,這都不利于輪胎胎冠的正確操作,并且不利于輪胎的性能和整體耐久性。
因此,由本申請(qǐng)人公司提交的專利申請(qǐng)wo2013/117476和wo2013/117477已經(jīng)提出一種具有特定結(jié)構(gòu)的多層復(fù)合層壓件,所述多層復(fù)合層壓件允許輪胎帶束層明顯變輕,因此降低其滾動(dòng)阻力,同時(shí)避免上述缺陷。
這些申請(qǐng)公開了一種子午線輪胎,所述子午線輪胎限定了周向、軸向和徑向三個(gè)主要方向,包括被胎面覆蓋的胎冠、兩個(gè)胎側(cè)、兩個(gè)胎圈、胎體增強(qiáng)件、胎冠增強(qiáng)件或帶束層,每個(gè)胎側(cè)將每個(gè)胎圈連接至胎冠,所述胎體增強(qiáng)件錨固在每個(gè)胎圈中并且在胎側(cè)中延伸進(jìn)入胎冠,所述胎冠增強(qiáng)件或帶束層在胎冠中在周向方向上延伸并且沿徑向位于胎體增強(qiáng)件和胎面之間,所述簾布層包括多層復(fù)合層壓件,所述多層復(fù)合層壓件包括增強(qiáng)體的至少三個(gè)重疊的層,所述增強(qiáng)體在每個(gè)層中為單向的并且嵌入一定厚度的橡膠,特別地:
○在胎面?zhèn)壬系氖堑谝幌鹉z層,所述第一橡膠層包括第一排增強(qiáng)體,所述第一排增強(qiáng)體相對(duì)于周向方向以-5至+5度的角度α定向,這些增強(qiáng)體被稱為第一增強(qiáng)體并且由熱收縮性織物材料制成;
○與第一層接觸并且設(shè)置在第一層下方的是第二橡膠層,所述第二橡膠層包括第二排增強(qiáng)體,所述第二排增強(qiáng)體相對(duì)于周向方向以10和30度之間的具有正值或負(fù)值的給定角度β定向,這些增強(qiáng)體被稱為第二增強(qiáng)體并且為金屬增強(qiáng)體;
○與第二層接觸并且設(shè)置在第二層下方的是第三橡膠層,所述第三橡膠層包括第三排增強(qiáng)體,所述第三排增強(qiáng)體相對(duì)于周向方向以10和30度之間的與角度β相反的角度γ定向,這些增強(qiáng)體被稱為第三增強(qiáng)體并且為金屬增強(qiáng)體。
優(yōu)選由聚酰胺或聚酯制成的第一增強(qiáng)體由復(fù)絲纖維組成,所述復(fù)絲纖維包括極大量(通常數(shù)百)的具有極小直徑的基本長(zhǎng)絲,所述基本長(zhǎng)絲以常規(guī)織物簾線的形式捻合在一起。第二增強(qiáng)體和第三增強(qiáng)體本身由獨(dú)立的鋼制單絲組成,所述鋼制單絲特別由極高強(qiáng)度的碳鋼制成。
上述專利申請(qǐng)已經(jīng)證實(shí)能夠通過多層復(fù)合層壓件的特定構(gòu)造,特別是通過使用熱收縮性可控的織物周向增強(qiáng)體和小直徑獨(dú)立單絲形式的金屬增強(qiáng)體,從而實(shí)現(xiàn)輪胎帶束層的整體厚度的明顯減小,而不會(huì)有損正確操作以及一方面由第一層的周向增強(qiáng)體提供的環(huán)箍功能和另一方面由另外兩個(gè)層的金屬增強(qiáng)體提供的硬化功能的區(qū)分。
因此,輪胎的重量及其滾動(dòng)阻力可能減小,歸因于使用不需要任何預(yù)先組裝操作的鋼制單絲而降低成本,而不會(huì)不利于行駛中的側(cè)偏剛度或整體耐久性。
從上述兩個(gè)申請(qǐng)中描述的多層層壓件出發(fā),輪胎制造商進(jìn)一步減小(第一、第二和第三)橡膠層的厚度的目的目前面臨著如下風(fēng)險(xiǎn):在徑向方向(z)上的輪胎頂點(diǎn)處或這兒或那兒在這些不同層的增強(qiáng)體之間產(chǎn)生直接接觸,所述直接接觸不利于層壓件的正確操作和耐久性。
特別地,周向織物增強(qiáng)體(已知所述周向織物增強(qiáng)體當(dāng)然包含并且有可能輸送根據(jù)熱收縮性織物材料的性質(zhì)而變化的一定量的水)和鋼制單絲之間直接接觸可能最終造成鋼制單絲的表面腐蝕,因此造成抵抗力損失,更不用說與周圍橡膠的粘合變差的風(fēng)險(xiǎn),在輪胎持續(xù)行駛之后最終造成工作增強(qiáng)件的整體耐久性降低的風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本申請(qǐng)人公司在持續(xù)研究中開發(fā)了一種具有新穎結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的多層復(fù)合層壓件,所述多層復(fù)合層壓件克服了上述問題,因此當(dāng)希望進(jìn)一步減小橡膠層的厚度并由此減小輪胎的滾動(dòng)阻力時(shí),所述多層復(fù)合層壓件可以構(gòu)成上述兩個(gè)申請(qǐng)中描述的層壓件的有利替代形式。
因此,本發(fā)明的第一個(gè)主題涉及(根據(jù)附圖1和2中給出的附圖標(biāo)記)子午線輪胎(1),所述子午線輪胎(1)限定了周向(x)、軸向(y)和徑向(z)三個(gè)主要方向,包括被胎面(3)覆蓋的胎冠(2)、兩個(gè)胎側(cè)(4)、兩個(gè)胎圈(5)、胎體增強(qiáng)件(7)、胎冠增強(qiáng)件或帶束層(10),每個(gè)胎側(cè)(4)將每個(gè)胎圈(5)連接至胎冠(2),所述胎體增強(qiáng)件(7)錨固在每個(gè)胎圈(5)中并且在胎側(cè)(4)中延伸直至胎冠(2),所述胎冠增強(qiáng)件或帶束層(10)在胎冠(2)中在周向方向(x)上延伸并且沿徑向位于胎體增強(qiáng)件(7)和胎面(3)之間,所述帶束層(10)包括多層復(fù)合層壓件(10a、10b、10c),所述多層復(fù)合層壓件(10a、10b、10c)包括增強(qiáng)體(110、120、130)的至少三個(gè)重疊的層,所述增強(qiáng)體在每個(gè)層中為單向的并且嵌入一定厚度的橡膠(分別為c1、c2、c3),其中:
○在胎面?zhèn)壬系氖窍鹉z(c1)的第一層(10a),所述第一層(10a)包括第一排增強(qiáng)體(110),所述第一排增強(qiáng)體(110)相對(duì)于周向方向(x)以-5至+5度的角度α定向,這些增強(qiáng)體(110)被稱為第一增強(qiáng)體并且由熱收縮性織物材料制成;
○與第一層(10b)接觸并且設(shè)置在第一層(10b)下方的是橡膠(c2)的第二層(10b),所述第二層(10b)包括第二排增強(qiáng)體(120),所述第二排增強(qiáng)體(120)相對(duì)于周向方向(x)以10和30度之間的具有正值或負(fù)值的給定角度β定向,這些增強(qiáng)體(120)被稱為第二增強(qiáng)體并且為金屬增強(qiáng)體;
○與第二層(10b)接觸并且設(shè)置在第二層(10b)下方的是橡膠(c3)的第三層(10c),所述第三層(10c)包括第三排增強(qiáng)體(130),所述第三排增強(qiáng)體(130)相對(duì)于周向方向(x)以10和30度之間的與角度β相反的角度γ定向,這些增強(qiáng)體(130)被稱為第三增強(qiáng)體并且為金屬增強(qiáng)體,
該輪胎的特征在于:
○由熱收縮性織物材料制成的第一增強(qiáng)體(110)為直徑或厚度
○第一增強(qiáng)體(110)的用d1表示的包絡(luò)線直徑在0.20mm和1.20mm之間;
○第二增強(qiáng)體(120)和第三增強(qiáng)體(130)為鋼制單絲,所述鋼制單絲的分別用d2和d3表示的直徑或厚度在0.20mm和0.50mm之間;
-滿足如下特征,所述特征在硫化狀態(tài)下在輪胎的帶束層的中央部分在正中平面(m)的任一側(cè)上在10cm的總軸向?qū)挾壬蠝y(cè)得:
-分離第一增強(qiáng)體(110)和最靠近其的第二增強(qiáng)體(120)的橡膠的在徑向方向(z)上測(cè)得的平均厚度ez1小于或等于0.35mm;
-分離第二增強(qiáng)體(120)和最靠近其的第三增強(qiáng)體(130)的橡膠的在徑向方向(z)上測(cè)得的平均厚度ez2小于或等于0.35mm。
通過使用具有較大直徑的單絲或所述單絲的組件的形式的織物增強(qiáng)體(110)代替上述申請(qǐng)wo2013/117476和wo2013/117477中描述的基于復(fù)絲纖維的常規(guī)織物簾線,層壓件中的上述腐蝕風(fēng)險(xiǎn)或粘合損失風(fēng)險(xiǎn)明顯減少。
根據(jù)本發(fā)明的多層復(fù)合層壓件可以用作任何類型的輪胎的帶束層增強(qiáng)元件,特別是用于特別包括4x4和suv(運(yùn)動(dòng)型多用途車輛)的客運(yùn)車輛或廂式貨車。
附圖說明
根據(jù)如下具體描述和示例性實(shí)施方案,以及涉及這些實(shí)施方案的圖1至4,將易于理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn),圖1至4示意性地顯示了(除非另有聲明,未按特定比例繪制):
-以徑向截面(亦即在包括輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線的平面中的截面)顯示了根據(jù)本發(fā)明的輪胎(1)的實(shí)施例,在其帶束層(10)內(nèi)合并了根據(jù)本發(fā)明的多層復(fù)合層壓件(圖1);
-以橫截面顯示了根據(jù)本發(fā)明的用在輪胎(1)中的復(fù)合多層層壓件(10a、10b、10c)的兩個(gè)實(shí)施例,其分別使用單絲集合(圖2)或獨(dú)立單絲(圖3)形式的熱收縮性織物增強(qiáng)體(110);
-以橫截面顯示了由熱收縮性織物材料制成的單絲(111)的組件的各個(gè)可能的實(shí)施例,所述組件可以在根據(jù)本發(fā)明的多層復(fù)合層壓件的第一層(10a)中用作增強(qiáng)體(110)(圖4)。
具體實(shí)施方式
定義
在本申請(qǐng)中采用如下定義:
-“橡膠”或“彈性體”(這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)被認(rèn)為是同義的):二烯類型或非二烯類型的任何類型的彈性體,例如熱塑性塑料;
-“橡膠組合物”或“似橡膠組合物”:包含至少一種橡膠和一種填料的組合物;
-“層”:厚度相比于其它尺寸相對(duì)較小的片、條或任何其它元件,優(yōu)選其中厚度與其它尺寸中的最大尺寸的比例小于0.5,更優(yōu)選小于0.1;
-“軸向方向”:基本上平行于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線的方向;
-“周向方向”:基本上垂直于軸向方向并且垂直于輪胎半徑(換言之,與圓心位于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線上的圓相切)的方向;
-“徑向方向”:沿著輪胎半徑的方向,亦即穿過輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線并且基本上垂直于該方向(亦即與該方向的垂線形成不大于5度的角度)的任何方向;
-“單絲”通常表示任何獨(dú)立的長(zhǎng)絲,無論其橫截面的形狀如何,其直徑(在圓形橫截面的情況下)或厚度(在非圓形橫截面的情況下)大于100μm。該定義同樣覆蓋基本上具有圓柱體形狀(具有圓形橫截面)的單絲和其它形狀的單絲,例如橢圓單絲(具有扁平形狀)或矩形或正方形橫截面的單絲;
-“沿著軸線或方向定向”:當(dāng)提到任何元件例如增強(qiáng)體時(shí),表示基本上平行于該軸線或該方向定向的元件,亦即與該軸線或該方向形成不大于5度(因此為零度或至多等于5度)的角度;
-“垂直于軸線或方向定向”:當(dāng)提到任何元件例如增強(qiáng)體時(shí),基本上垂直于該軸線或該方向定向的元件,亦即與該軸線或該方向的垂線形成不大于5度的角度;
-“周向正中平面”(用m表示):垂直于輪胎的旋轉(zhuǎn)軸線y的平面,所述平面位于兩個(gè)胎圈之間的正中并且穿過胎冠增強(qiáng)件或帶束層的中間;
-“增強(qiáng)體”或“增強(qiáng)絲線”:任何細(xì)長(zhǎng)的線股,亦即長(zhǎng)度相比于橫截面較長(zhǎng)的任何線性、絲狀的線股,特別是任何獨(dú)立的長(zhǎng)絲,任何復(fù)絲纖維或所述長(zhǎng)絲或纖維的任何組件,例如合股紗線或簾線,該線股或絲線有可能為直線的或非直線的,例如捻合的或卷曲的,所述線股或絲線能夠增強(qiáng)橡膠基質(zhì)(亦即改進(jìn)基質(zhì)的抗張性質(zhì));
-“單向增強(qiáng)體”:基本上相互平行,亦即沿著同一個(gè)軸線定向的增強(qiáng)體;
-“層壓件”或“多層層壓件”:在國(guó)際專利分類的含義內(nèi),包括至少兩個(gè)平坦或非平坦形式的層的任何產(chǎn)品,所述層彼此接觸并且有可能結(jié)合或連接在一起或者不結(jié)合并且連接在一起;表述“結(jié)合”或“連接”應(yīng)被寬泛地解釋為包括所有結(jié)合或組裝手段,特別是通過粘合結(jié)合。
此外,除非另有聲明,所有百分比(%)均為重量%。
表述“x和/或y”表示“x”或“y”或兩者(即“x和y”)。由表述“在a和b之間”表示的任何數(shù)值范圍代表從大于“a”至小于“b”的數(shù)值范圍(即排除了端值“a”和“b”),而由表述“從a至b”表示的任何數(shù)值范圍代表從“a”開始直至“b”的數(shù)值范圍(即包括嚴(yán)格極限“a”和“b”)。
本發(fā)明的詳細(xì)描述和示例性實(shí)施方案
舉例而言,圖1非常示意性地(亦即未按任何特定比例繪制)顯示了根據(jù)本發(fā)明的例如用于客運(yùn)車輛或廂式貨車類型的車輛的輪胎的徑向截面,所述輪胎的帶束層包括根據(jù)本發(fā)明的多層復(fù)合層壓件。
根據(jù)本發(fā)明的該輪胎(1)限定了周向(x)、軸向(y)和徑向(z)三個(gè)垂直方向,包括被胎面(3)覆蓋的胎冠(2)、兩個(gè)胎側(cè)(4)、兩個(gè)胎圈(5)、胎體增強(qiáng)件(7)、胎冠增強(qiáng)件或帶束層(10),每個(gè)胎側(cè)(4)將每個(gè)胎圈(5)連接至胎冠(2),所述胎體增強(qiáng)件(7)錨固在每個(gè)胎圈(5)中并且在胎側(cè)(4)中延伸直至胎冠(2),所述胎冠增強(qiáng)件或帶束層(10)在胎冠(2)中在周向方向(x)上延伸并且沿徑向位于胎體增強(qiáng)件(7)和胎面(3)之間。胎體增強(qiáng)件(7)以已知的方式由至少一個(gè)橡膠簾布層組成,所述橡膠簾布層用被稱為“徑向”的織物簾線增強(qiáng),所述織物簾線幾乎彼此平行地設(shè)置并且從一個(gè)胎圈延伸至另一個(gè)胎圈從而與周向正中平面m形成通常在80°和90°之間的角度;在該情況下,舉例而言,其在每個(gè)胎圈(5)中圍繞兩個(gè)胎圈線(6)纏繞,該增強(qiáng)件(7)的卷邊(8)例如朝向輪胎(1)的外部設(shè)置,所述輪胎(1)在該情況下顯示為安裝在其輪輞(9)上。
根據(jù)本發(fā)明,并且根據(jù)圖2和3(圖2和3將在下文具體描述)中的顯示,輪胎(1)的帶束層(10)包括多層復(fù)合層壓件,所述多層復(fù)合層壓件包括增強(qiáng)體的三個(gè)重疊的層(10a、10b、10c),所述增強(qiáng)體在每個(gè)層內(nèi)為單向的并且嵌入一定厚度的橡膠(分別為c1、c2、c3),其中:
○在胎面?zhèn)壬系氖窍鹉z(c1)的第一層(10a),所述第一層(10a)包括第一排增強(qiáng)體(110),所述第一排增強(qiáng)體(110)相對(duì)于周向方向(x)以-5至+5度的角度α定向,這些增強(qiáng)體(110)被稱為第一增強(qiáng)體并且由熱收縮性織物材料制成;
○與第一層(10b)接觸并且設(shè)置在第一層(10b)下方的是橡膠(c2)的第二層(10b),所述第二層(10b)包括第二排增強(qiáng)體(120),所述第二排增強(qiáng)體(120)相對(duì)于周向方向(x)以在10和30度之間的具有正值或負(fù)值的給定角度β定向,這些增強(qiáng)體(120)被稱為第二增強(qiáng)體并且為金屬增強(qiáng)體;
○與第二層(10b)接觸并且設(shè)置在第二層(10b)下方的是橡膠(c3)的第三層(10c),所述第三層(10c)包括第三排增強(qiáng)體(130),所述第三排增強(qiáng)體(130)相對(duì)于周向方向(x)以10和30度之間的與角度β相反的角度γ(所述角度γ與角度β相同或不同)定向,這些增強(qiáng)體(130)被稱為第三增強(qiáng)體并且為金屬增強(qiáng)體。
根據(jù)本發(fā)明,在10°和30°之間的方向相反的角度β和γ可以相同或不同,亦即第二增強(qiáng)體(120)和第三增強(qiáng)體(130)可以對(duì)稱或不對(duì)稱地設(shè)置在上文定義的周向正中平面(m)的每一側(cè)上。
在圖1中示意性顯示的該輪胎中,當(dāng)然將理解胎面(3)、多層層壓件(10)和胎體增強(qiáng)件(7)可以彼此接觸或不接觸,即使這些部件在圖1中示意性地故意分離,是為了簡(jiǎn)化的目的并且使圖更為清楚。它們可以在物理上分離,例如通過本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的結(jié)合膠層至少一部分分離,所述結(jié)合膠層旨在優(yōu)化組件在固化或交聯(lián)之后的內(nèi)聚力。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)基本特征,由熱收縮性織物材料制成的第一增強(qiáng)體(110)為單絲或單絲的組件,所述單絲單獨(dú)而言具有用
這些第一織物增強(qiáng)體(110)的(平均)包絡(luò)線直徑d1本身在0.20mm和1.20mm之間,優(yōu)選在0.30和1.00mm之間,特別是在0.40和0.80mm之間;換言之,在特殊情況下,增強(qiáng)體(110)由具有圓形橫截面的獨(dú)立的織物單絲組成,所述織物單絲具有必然大于0.20mm的直徑
任何熱收縮性織物材料都是合適的,特別優(yōu)選地,滿足上述收縮特征ct的織物材料是合適的。
優(yōu)選地,該熱收縮性織物材料選自聚酰胺、聚酯和聚酮。在聚酰胺中,可以特別提及聚酰胺4-6、6、6-6、11或12。在聚酯中,可以例如提及pet(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、pen(聚萘二甲酸乙二醇酯)、pbt(聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)、pbn(聚萘二甲酸丁二醇酯)、ppt(聚對(duì)苯二甲酸丙二醇酯)和ppn(聚萘二甲酸丙二醇酯)。例如也可以使用由兩種(至少兩種)不同材料(例如芳綸/尼龍、芳綸/聚酯、芳綸/聚酮單絲組件)制成的混合增強(qiáng)體,特別優(yōu)選的前提是它們滿足上述ct特征。
更優(yōu)選地,制成第一增強(qiáng)體(110)的熱收縮性織物材料為聚酰胺(尼龍)或聚酯。
橡膠(c1)的第一層中的第一增強(qiáng)體(110)的在軸向方向(y)上測(cè)得的密度d1優(yōu)選在70和130根絲線/dm之間,更優(yōu)選在80和120根絲線/dm之間,特別是在90和110根絲線/dm之間。
其在185℃下2分鐘之后的熱收縮(用ct表示)優(yōu)選小于7.5%,更優(yōu)選小于7.0%,特別是小于6.0%,所述值被證明有利于外胎的制造和尺寸穩(wěn)定性,特別是在外胎的固化和冷卻階段的過程中。
其涉及這些第一增強(qiáng)體(110)在下述測(cè)試條件下的相對(duì)收縮。除非另有聲明,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)astmd1204-08例如在“testrite”型裝置上在0.5cn/tex(因此相對(duì)于測(cè)試的試樣的支數(shù)或線密度表示)的所謂的標(biāo)準(zhǔn)預(yù)張力下測(cè)得參數(shù)ct。在恒定長(zhǎng)度下,最大收縮力(用fc表示)也使用上述測(cè)試測(cè)得,此次在180℃的溫度和3%的伸長(zhǎng)下。該收縮力fc優(yōu)選大于20n(牛頓)。當(dāng)胎冠增強(qiáng)件在高的運(yùn)轉(zhuǎn)速度下變熱時(shí),高的收縮力被證明特別有利于由熱收縮性織物材料制成的第一增強(qiáng)體(110)相對(duì)于輪胎的胎冠增強(qiáng)件的環(huán)箍能力。
無差別地,可以在將增強(qiáng)體引入層壓件然后引入輪胎之前在用粘合劑覆蓋的初始織物增強(qiáng)體上測(cè)得上述參數(shù)ct和fc,或者可以在從經(jīng)硫化輪胎的中間區(qū)域中抽出增強(qiáng)體并且優(yōu)選“脫橡膠化”(亦即除去層c1中的覆蓋增強(qiáng)體的橡膠)之后在這些增強(qiáng)體上測(cè)得上述參數(shù)ct和fc。
圖4以橫截面示意性地顯示了由熱收縮性織物材料(例如聚酰胺、聚酯或聚酮)制成的單絲(111)的組件(分別為2、3、4、5、6和7)的各個(gè)實(shí)施例(112、113、114、115、116、117),它們可以用作根據(jù)本發(fā)明的多層復(fù)合層壓件的第一層(10a)中的增強(qiáng)件(110)。
所述組件及其制造方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的;它們已經(jīng)描述在大量專利文獻(xiàn)中,例如fr1495730、fr2022643或us3638706、fr2577478或us4724881、ep500480或us5442903、ep517870或us5427165、wo2010/143017,或出版物例如“investigationoftwistedmonofilamentcordpropertiesmadeofnylon6.6andpolyester”,b.yilmaz,fibersandpolymers2011,第12卷,第8期,1091-1098。
熱收縮性織物單絲或單絲組件提供的優(yōu)點(diǎn)在于,相比于由常規(guī)復(fù)絲纖維形成的織物簾線,能夠更好地保護(hù)多層復(fù)合層壓件的剩余部分免受水分的影響,并且限制層壓件的各個(gè)增強(qiáng)體及其周圍的橡膠基質(zhì)之間的粘合受損的風(fēng)險(xiǎn),更不用提鋼制單絲的表面腐蝕的風(fēng)險(xiǎn)。
如果使用織物單絲組件,它們優(yōu)選包括2至10,更優(yōu)選3至7根由熱收縮性織物材料(例如聚酰胺、聚酯或聚酮)制成的單絲。為了制造這些組件,使用公知技術(shù)將單絲纜合或捻合在一起,捻距優(yōu)選在30和200t/m(捻數(shù)/每米)之間,更優(yōu)選在30和100t/m之間,這些單絲本身以已知的方式不捻合或幾乎不捻合。
第二增強(qiáng)體(120)和第三增強(qiáng)體(130)由鋼制單絲組成,提醒所述鋼制單絲不捻合或纜合在一起而是獨(dú)立使用;它們的分別用d2和d3表示的直徑(或按照定義為厚度,如果單絲不具有圓形橫截面)在0.20mm和0.50mm之間。d2和d3可以從一個(gè)層至另一個(gè)層相同或不同;如果不同,根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案,d3可以大于d2或者實(shí)際上小于d2。
更優(yōu)選地,對(duì)于本發(fā)明的輪胎特別是在嚴(yán)苛運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的最佳耐久性,d2和d3優(yōu)選大于0.25mm并且小于0.40mm,更優(yōu)選在0.28至0.35mm的范圍內(nèi)。
第二橡膠層(c2)和第三橡膠層(c3)中的第二增強(qiáng)體(120)和第三增強(qiáng)體(130)的在軸向方向(y)上測(cè)得的分別用d2和d3表示的密度優(yōu)選在100和180根絲線/dm之間,更優(yōu)選在110和170根絲線/dm之間,特別是在120和160根絲線/dm之間。
優(yōu)選地,單絲的鋼為碳鋼,例如用在輪胎的“鋼制簾線”類型的簾線中的鋼;然而當(dāng)然有可能使用其它鋼,例如不銹鋼,或其它合金。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案,當(dāng)使用碳鋼時(shí),其碳含量(重量%的鋼)在0.5%至1.2%,更優(yōu)選0.7%至1.0%的范圍內(nèi)。本發(fā)明特別適用于鋼制簾線類型的常規(guī)拉伸(nt)或高拉伸(ht)的鋼,由碳鋼制成的(第二和第三)增強(qiáng)體則具有優(yōu)選高于2000mpa,更優(yōu)選高于2500mpa的抗張強(qiáng)度(rm)。本發(fā)明還適用于鋼制簾線類型的極高拉伸(sht)、超高拉伸(uht)或特高拉伸(mt)的鋼,由碳鋼制成的(第二和第三)增強(qiáng)體則具有優(yōu)選高于3000mpa,更優(yōu)選高于3500mpa的抗張強(qiáng)度(rm)。這些簾線的總斷裂伸長(zhǎng)(at)(其是彈性伸長(zhǎng)和塑性伸長(zhǎng)的總和)優(yōu)選大于2.0%。
如果涉及由鋼制成的(第二和第三)增強(qiáng)體,斷裂力、用rm表示的斷裂強(qiáng)度(單位為mpa)和用at表示的斷裂伸長(zhǎng)(單位為%的總伸長(zhǎng))的測(cè)量根據(jù)1984年的iso標(biāo)準(zhǔn)6892在張力下進(jìn)行。
所使用的鋼,無論其具體是碳鋼還是不銹鋼,其本身可以覆蓋有金屬層,所述金屬層例如改進(jìn)了鋼制單絲的可加工性或增強(qiáng)體和/或輪胎本身的磨損性質(zhì),例如粘合、抗腐蝕或甚至是抗老化的性質(zhì)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案,所使用的鋼覆蓋有一層黃銅(zn-cu合金)或一層鋅;將回顧的是,在絲線制造過程中,黃銅或鋅涂層使得絲線更容易拉制,并且使得絲線更好地粘附至橡膠。然而,增強(qiáng)體可以覆蓋有除了黃銅或鋅之外的金屬的薄層,所述薄層例如具有改進(jìn)這些絲線的耐腐蝕性和/或其對(duì)橡膠的粘合性的功能,例如co、ni、al的薄層,以及化合物cu、zn、al、ni、co、sn的兩種或多種的合金的薄層。
組成多層復(fù)合層壓件的每個(gè)橡膠組合物層(c1、c2、c3)(或下文的“橡膠層”)基于至少一種彈性體和一種填料。
優(yōu)選地,橡膠為二烯橡膠,亦即正如將回想的,至少部分源自(即均聚物或共聚物)二烯單體的任何彈性體(單種彈性體或彈性體的共混物),所述二烯單體即帶有兩個(gè)共軛或非共軛的碳碳雙鍵的單體。
該二烯彈性體更優(yōu)選地選自聚丁二烯(br)、天然橡膠(nr)、合成聚異戊二烯(ir)、丁二烯共聚物、異戊二烯共聚物和這些彈性體的混合物,所述共聚物特別地選自丁二烯-苯乙烯共聚物(sbr)、異戊二烯-丁二烯共聚物(bir)、異戊二烯-苯乙烯共聚物(sir)和異戊二烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(sbir)。
一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案是使用“異戊二烯”彈性體,即異戊二烯的均聚物或共聚物,換言之選自如下的二烯彈性體:天然橡膠(nr)、合成聚異戊二烯(ir)、各種異戊二烯共聚物和這些彈性體的混合物。
異戊二烯彈性體優(yōu)選為天然橡膠或順-1,4型的合成聚異戊二烯。在這些合成聚異戊二烯中,優(yōu)選使用順-1,4鍵含量(摩爾%)大于90%,甚至更優(yōu)選大于98%的聚異戊二烯。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案,每個(gè)橡膠組合物層包含50至100phr天然橡膠。根據(jù)其它優(yōu)選的實(shí)施方案,二烯彈性體可以全部或部分地由另一種二烯彈性體組成,所述另一種二烯彈性體例如為與另一種彈性體(例如br類型)共混使用或單獨(dú)使用的sbr彈性體。
每種橡膠組合物可以包含僅一種或多種二烯彈性體以及通常用于旨在制造輪胎的橡膠基質(zhì)中的全部或一些添加劑,例如增強(qiáng)填料如炭黑或二氧化硅、偶聯(lián)劑、抗老化劑、抗氧化劑、增塑劑或增量油,無論后者是芳族或非芳族的性質(zhì)(特別是極弱芳族或非芳族的油,例如具有高粘度或優(yōu)選低粘度的環(huán)烷或石蠟油類型、mes或tdae油),具有高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(高于30℃)的增塑樹脂、幫助組合物在未處理狀態(tài)下的加工(可加工性)的試劑、增粘樹脂、抗硫化返原劑、亞甲基受體和給體如hmt(六亞甲基四胺)或h3m(六甲氧基甲基三聚氰胺)、增強(qiáng)樹脂(如間苯二酚或雙馬來酰亞胺)、金屬鹽類型(例如,特別是鈷鹽、鎳鹽或鑭系元素鹽)的已知促粘體系、交聯(lián)體系或硫化體系。
優(yōu)選地,橡膠組合物的交聯(lián)體系是被稱為硫化體系的體系,亦即基于硫(或基于硫給體試劑)和主硫化促進(jìn)劑的體系??梢詫⒏鞣N已知的次促進(jìn)劑或硫化活性劑加入這種基礎(chǔ)硫化體系。硫以在0.5和10phr之間的優(yōu)選含量使用,主硫化促進(jìn)劑(例如磺酰胺)以在0.5和10phr之間的優(yōu)選含量使用。增強(qiáng)填料(例如炭黑和/或二氧化硅)的含量?jī)?yōu)選高于30phr,特別是在30和100phr之間。
所有炭黑,特別是通常用于輪胎的haf、isaf或saf型炭黑(“輪胎級(jí)”炭黑)適合用作炭黑。在這些炭黑中,將更特別地提及300、600或700(astm)級(jí)炭黑(例如n326、n330、n347、n375、n683或n772)。bet表面積小于450m2/g,優(yōu)選30至400m2/g的沉淀二氧化硅或熱解二氧化硅是特別合適的二氧化硅。
根據(jù)本說明書,本領(lǐng)域技術(shù)人員將知曉,如何調(diào)節(jié)橡膠組合物的配方從而實(shí)現(xiàn)所需的性質(zhì)水平(特別是彈性模量),以及如何使得這種配方適合預(yù)期的特定應(yīng)用。
優(yōu)選地,在交聯(lián)狀態(tài)下,每種橡膠組合物的10%伸長(zhǎng)下的割線伸長(zhǎng)模量在4和25mpa之間,更優(yōu)選在4和20mpa之間;特別是在5和15mpa之間的值被證明是特別合適的。除非另有聲明,根據(jù)1998年的標(biāo)準(zhǔn)astmd412(試驗(yàn)樣本“c”)在拉伸試驗(yàn)中進(jìn)行模量測(cè)量:用mpa表示并且在此記為ms的10%伸長(zhǎng)下的“真實(shí)”割線模量(即相對(duì)于測(cè)試樣本的實(shí)際橫截面的模量)在第二伸長(zhǎng)下測(cè)得(亦即在一次適應(yīng)循環(huán)之后)(在根據(jù)1999年的標(biāo)準(zhǔn)astmd1349的標(biāo)準(zhǔn)溫度和相對(duì)濕度條件下)。
為了使第一、第二和第三增強(qiáng)體粘合至它們各自的上述三個(gè)橡膠層(c1、c2、c3),可以使用任何合適的粘合劑體系,當(dāng)涉及第一織物增強(qiáng)體時(shí)例如為“rfl”(間苯二酚-甲醛-乳膠)或等效類型的織物膠,或者當(dāng)涉及第二和第三鋼制增強(qiáng)體時(shí)例如為粘合劑涂層(如黃銅或鋅);還有可能使用輕質(zhì)(即未涂布的)鋼。
還滿足如下特征,所述特征在硫化狀態(tài)下在輪胎的帶束層的中央部分在正中平面(m)的任一側(cè)上在10cm的總軸向?qū)挾壬蠝y(cè)得:
-分離第一增強(qiáng)體(110)和最靠近其的第二增強(qiáng)體(120)的橡膠的在徑向方向(z)上測(cè)得的平均厚度ez1小于或等于0.35mm;
-分離第二增強(qiáng)體(120)和最靠近其的第三增強(qiáng)體(130)的橡膠的在徑向方向(z)上測(cè)得的平均厚度ez2小于或等于0.35mm。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方案,滿足至少一個(gè)如下特征(更優(yōu)選全部特征):
-ez1在0.10和0.30之間,更優(yōu)選在0.15和0.30mm之間;
-ez2在0.15和0.35之間,更優(yōu)選在0.25和0.35mm之間;
-多層復(fù)合層壓件,即其三個(gè)重疊層(c1、c2、c3)的在徑向方向z上測(cè)得的總厚度在1.8和2.7mm之間。
上述所有數(shù)據(jù)(d1、d2、d3、d1、d2、d3、ez1、ez2和總厚度)為操作者在經(jīng)硫化輪胎的穿過帶束層的中間部分的徑向截面的照片上在正中平面(m)的每一側(cè)上5cm,即在10cm的總寬度上(即相對(duì)于正中平面m在-5cm和+5cm之間)以實(shí)驗(yàn)方式測(cè)得的平均值。
圖2和3以橫截面示意性顯示了(未按特定比例繪制)圖1中的根據(jù)本發(fā)明的用作輪胎(1)中的帶束層(10)的多層復(fù)合層壓件(10a、10b、10c)的兩個(gè)實(shí)施例,層壓件(10)分別以三根單絲的組件(圖2)或獨(dú)立單絲(圖3)的形式使用由熱收縮性織物材料制成的增強(qiáng)體(110)。
如圖2和3中所示,ez1為分離第一增強(qiáng)體(110)和最靠近其的第二增強(qiáng)體(120)的橡膠的厚度(ez1(1)、ez1(2)、ez1(3)、…、ez1(i))的平均值,這些厚度各自在徑向方向z上測(cè)得并且相對(duì)于帶束層的中間在–5.0cm和+5.0cm之間的總軸向距離上取平均值(即,如果每cm層c1中存在10根增強(qiáng)體(110),例如總共約100次測(cè)量)。
換句話說,ez1為分離每個(gè)“背靠背”的第一增強(qiáng)體(110)和最靠近其的第二增強(qiáng)體(120)的在徑向方向z上的最小距離ez1(i)的平均值,該平均值在帶束層的中間部分中存在的所有第一增強(qiáng)體(110)上在相對(duì)于正中平面m在–5cm和+5cm之間延伸的軸向間距中進(jìn)行計(jì)算。
相似地,ez2為分離第二增強(qiáng)體(120)和最靠近其的第三增強(qiáng)體(130)的在徑向方向z上測(cè)得的橡膠厚度(ez2(1)、ez2(2)、ez2(3)、…、ez2(i))的平均值,該平均值在相對(duì)于帶束層的中間在–5.0cm和+5.0cm之間的總軸向距離上進(jìn)行計(jì)算。換句話說,這些厚度表示分離“背靠背”的第二增強(qiáng)體(120)和最靠近其的第三增強(qiáng)體(130)的在徑向方向z上的最小距離。
換句話說,ez2為分離每個(gè)“背靠背”的第二增強(qiáng)體(120)和最靠近其的第三增強(qiáng)體(130)的在徑向方向z上的最小距離ez2(i)的平均值,該平均值在帶束層的中間部分中存在的所有第二增強(qiáng)體(120)上在相對(duì)于正中平面m在–5cm和+5cm之間延伸的軸向間距中進(jìn)行計(jì)算。
對(duì)于滾動(dòng)阻力、漂移推力和運(yùn)轉(zhuǎn)耐久性方面的最佳性能,本發(fā)明的輪胎優(yōu)選滿足至少一個(gè)如下不等式(更優(yōu)選所有三個(gè)不等式):
0.15<ez1/(ez1+d1+d2)<0.35
0.25<ez2/(ez2+d2+d3)<0.45
0.20<(ez1+ez2)/(ez1+ez2+d1+d2+d3)<0.40。
甚至更優(yōu)選地,本發(fā)明的輪胎優(yōu)選滿足至少一個(gè)如下不等式(更優(yōu)選所有三個(gè)不等式):
0.20<ez1/(ez1+d1+d2)<0.30
0.30<ez2/(ez2+d2+d3)<0.40
0.25<(ez1+ez2)/(ez1+ez2+d1+d2+d3)<0.35
總之,由于在第一層中使用熱收縮性織物單絲或單絲組件,本發(fā)明能夠進(jìn)一步減小輪胎帶束層的厚度和制成其結(jié)構(gòu)的一部分的橡膠層的厚度,因此最終減少輪胎的重量和滾動(dòng)阻力。